Открыт ген, регулирующий развитие органов из стволовых клеток
Американские учёные из Школы медицины университета Вирджинии (University of Virginia School of Medicine) сделали неожиданное открытие: формирование внутреннего слоя сердца происходит из гемопоэтических стволовых клеток. Это значит, что одни и те же стволовые клетки отвечают за производство крови и за создание части органа, который в дальнейшем будет её перекачивать. Результаты исследования опубликованы в Scientific Reports.
Учёные установили, что ген S1P1, участвует в формировании сердца и приводит к развитию смертельного заболевания – некомпактной кардиомиопатии. При данной болезни нарушается естественное уплотнение миокарда у эмбриона в период с 5-й по 8-ю неделю эмбрионального развития. В результате сердце не способно нормально сокращаться и эффективно перекачивать кровь, что часто приводит к ранней смерти.
«Множество пациентов, страдающих от неизлечимых хронических заболеваний, в том числе от болезней почек и сердца, ждут своей очереди на проведение трансплантации органов, количество которых ограничено. Поэтому так важно выяснить, что происходит с клетками во время болезни и как это можно исправить», — говорит доктор Ян Ху (Yan Hu).
«Каждый орган – это сложный механизм, созданный из разных типов клеток. Зная происхождение каждой клетки и то, какие гены контролируют их нормальное функционирование, учёные могут расшифровать процесс протекания заболевания и, в конечном итоге, заставить клетки самовосстанавливаться. Возможно даже создание новых органов с использованием «исправленных» клеток пациентов».
Группа учёных, возглавляемая Марией Луизой Секейрой-Лопез (Maria Luisa S. Sequeira-Lopez) в университете Вирджинии, изучала эмбриональное развитие почек. Исследователи обнаружили, что удаление гена S1P1 у мышей приводит к смертельным изменениям в других органах.
«Мы изучали роль генов в развитии сосудистой системы почек», — говорит Секейра-Лопез. «Сердце – орган, который формируется одним из первых, поэтому, когда мы удалили этот ген в стволовых клетках, мы обнаружили, что это привело к кардиологическим аномалиям, тяжёлым отёкам, кровоизлияниям и низкой частоте сердечных сокращений».
Данное открытие заставило учёных пристальнее изучить развитие сердца. Они обнаружили, что делеция гена S1P1 приводила к формированию тонких стенок сердца и другим кардиологическим проблемам при развитии эмбрионов мышей.
«Следовательно, мы должны были изучить сердце ещё до начала формирования почек», — говорит Секейра-Лопез.
Полученные результаты оказались бы неожиданными даже для исследователей, специализирующихся на формировании сердца.
«В течение долгого времени учёные считали, что каждый орган развивается самостоятельно, независимо от других. Сердце развивается из определённого типа стволовых клеток, а кровь – из гемопоэтических стволовых клеток», — объясняет доктор Брайн Бельеа (Brian C. Belyea) из Детского госпиталя при университете Вирджинии.
«Ряд исследований, проведённых в нашей и других лабораториях, включая данную работу, показывает, что стволовые клетки обладают большей пластичностью. Мы обнаружили, что клетки-предшественницы кардиомиоцитов, которые присутствуют в сердце эмбриона и действительно дают начало компонентам сердца у взрослых, также дают начало клеткам крови».
Исследователи были настолько удивлены своим открытием, что неоднократно повторяли его, подтверждая результаты, используя несколько разных способов, включая новые, разработанные ими методы.
Бельеа сказал, что открытие важной роли гена S1P1 в стволовых клетках может однажды помочь в лечении заболеваний сердца и станет важным этапом для клинических разработок.
